Классическая физика

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

Описание установки

Установка для определения точки Кюри ферромагнетика (рис.9) состоит из двух одинаковых катушек, каждая из которых имеет по две обмотки: первичную и вторичную. Первичные обмотки катушек (1-1) соединены последовательно и включаются через трансформатор. Вторичные катушки (2-2) соединены навстречу друг другу так, чтобы индуцируемые в них ЭДС полностью компенсировались, и стрелка прибора, подключенного к ним, не отклонялась. Если в одну из катушек ввести ферромагнитный образец, индуктивность этой катушки станет больше, чем другой. Поэтому в этой катушке индуцируется большая ЭДС и прибор  в цепи вторичных обмоток отметит ток, пропорциональный разности ЭДС, индуцируемых в катушках. Эта разность ЭДС пропорциональна магнитной проницаемости введенного образца и его объему.

 При нагревании образца выше точки Кюри он переходит в парамагнитное состояние и ЭДС в обеих катушках оказывается близкими по величине и стрелка прибора возвращается в первоначальное положение.

Первичные катушки (1-1) используются и для нагревания исследуемого образца. Измерение температуры производится при помощи термопары.

 

 Рис.9.

 Схема установки представлена на рис.9, где 1-1 первичные обмотки катушек, 2-2 вторичные обмотки катушек, ДА N I- прибор к термопаре для измерения температуры образца , А N 2 - прибор для регистрации тока, пропорционального разности ЭДС, индуцируемых во вторичных обмотках катушек; ТР - трансформатор для подачи напряжений на первичные обмотки катушек.

 Установка для наблюдения петли гистерезиса состоит из блока питания БП, электронного осциллографа и монтажной панели, электрическая схема которой приведена на рис.10.



Рис.10.

 При пропускании переменного тока через первичную обмотку (I) трансформатора Тр в ней возникает переменное магнитное поле, напряженностью Н.. Величина Н пропорциональна напряжению, подаваемому с зажимов 3-4 на горизонтально отклоняющие пластины (X) осциллографа. Во вторичной обмотке (2) при этом индуцирует ЭДС i = - aФ/dt, где Ф - поток вектора магнитной индукции через поверхность, охватываемую витками вторичной обмотки. Величина Ф пропорциональна магнитной индукции В поля, зависящей в свою очередь от магнитной проницаемости сердечника. Напряжение Uy, подаваемое на вертикально отклоняющие пластины (Y), пропорционально индуцируемой ЭДС, а, следовательно, и В. За один период синусоидального изменения тока след луча на экране опишет петлю гестерезиса, площадь которой зависит от  сердечника и от напряжения Ux .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ. ВНИМАНИЕ!

УПРАЖНЕНИЕ 1. Определение точки Кюри ферромагнетика.

1. Включить установку в сеть 220В.

 Включить тумблер К1 в цепи нагрева образца ферромагнетика.

 Температуру образца можно измерить с помощью прибора NI (цена

 деления шкалы равна 10°С)

2. Записать максимальное отклонение стрелки прибора N2 (в делениях шкалы) и температуру образца ферромагнетика в градусах Цельсия по шкале прибора N I.

3. По мере нагревания образца отмечать показания прибора N2 (в делениях шкалы) через каждые 10°С до тех пор, пока стрелка прибора N2 не установится в нулевое положение.

4. Результаты измерений занести в таблицу и построить график зависимости показаний прибора N2 (в делениях шкалы) от температуры (в градусах Цельсия). Точку пересечения графика с осью температуры принять за точку Кюри ферромагнетика.

 Таблица

Показания N2 (в делениях)

 

 

 

 

 

 

 

Показания N1 (в градусах)

 

 

 

 

 

 

 

УПРАЖНЕНИЕ 2. Наблюдение петли гистерезиса.

1. Включить блок питания (БП) в сеть 220 В и осциллограф в сеть 220 В.

 ВНИМАНИЕ! Блок питания (БП) общий с лабораторной установкой N 229 и

 другой установкой N 229.

Ручки на передней панели осциллографа  Не трогать!

 Ручка "Яркость" и "Фокус" в среднем положении.

Поставить тумблер К2 в положение "ВКЛ.".

Ввести пластины ферромагнетика в трансформатор (по одной пластине с 

 каждой стороны).

 Зарисовать картину, наблюдаемую на экране осциллографа.

Увеличить число вводимых пластин до трех с каждой стороны и зарисовать 

 наблюдаемую картину.

Тумблер К2 выключить. Отключить от сети блок питания и осциллограф.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Магнитные моменты электронов, атомов образца.

2. Вектор  намагничения, магнитная восприимчивость и проницаемость вещества.

3. Классификация веществ по их магнитным свойствам.
4. Основные свойства ферромагнетиков.

Основные понятия о природе ферромагнетизма.

Описание установки и объяснение результатов измерений.

 ЛИТЕРАТУРА

Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики, т.2.

Яворский Б.М. и др. Курс лекций по физике, т.2,

Савельев М.В. Курс общей физики, т.2.


На главную